3. 1 Построение номинальной характеристики эффективной мощности дизельного двигателя 7

• Название: 3. 1 Построение номинальной характеристики эффективной мощности дизельного двигателя 7
• Дата: 10.03.2020
• Размер: 0.51 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_ASU_SEU.docx
• Тип: Реферат; #111538
• страница: 9 из 10

3.7 Уравнение дизеля

Поскольку динамические параметры дизеля зависят от режима его работы, то дифференциальное уравнение дизеля запишется в следующем виде:

, (15)

где i – символ рабочего режима дизеля.

Параметры уравнения дизеля, полученные в результате выполненных выше расчетов, сводим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – динамические параметры комплекса «дизель – гребной винт»

Параметр	Режим дизеля.
	0,25hн	0,5hн	0,75hн	hн
Тд, с	0,214	0,169	0,149	0,135
Kh, c-1	173,096	118,363	89,925	72,698

Номинальному режиму работы дизеля соответствует режим с номинальным положением рейки топливного насоса h_н (номинальная топливоподача) и номинальной эффективной мощностью на валу N_ен. Для режимов частичной мощности значения постоянной времени и коэффициента усиления иные. Следовательно, динамические характеристики комплекса «дизель – гребной винт» зависят от режима работы дизеля.


4. описание системы автоматического регулирования угловой скорости вала дизеля

4.1 Описание центробежного чувствительного элемента

Рисунок 4.1 – Центробежный чувствительный элемент
На рисунке 4.1 показана обобщенная схема центробежного чувствительного элемента для контроля угловой скорости. С валом дизеля 1 (или с валом привода ТНВД) шарнирно соединены рычаги 2 с грузами 3. При увеличении скорости вращения вала , под действием возрастающей центробежной силы, грузы 3 расходятся, поворачивая на угол  рычаги 2 и преодолевая сопротивление задающей пружины 5 через упорный подшипник 4. Изменением предварительного натяга пружины 5 можно изменять заданную скорость вращения валя дизеля.

Отклонение угловой скорости вала дизеля от заданной приводит к перемещению z(t) тяги чувствительного элемента. Зависимость z() при небольших изменениях скорости близка к линейной. Передача 6 передает перемещение тяги другим механизмам регулятора. Эта передача выполняется разными способами. Для успокоения (демпфирования) механизма чувствительного элемента в его состав вводится гидравлический демпфер 7 (катаракт). В изодромном регуляторе роль катаракта выполняет золотниковый гидрораспределитель. Линеаризованное дифференциальное уравнение чувствительного элемента можно записать в следующем виде:

, (16)

где m_пр – масса подвижных частей чувствительного элемента, приведенная к его тяге (грузы, рычаги, выжимной подшипник и др.);

η – коэффициент жидкостного сопротивления катаракта;

α – жесткость задающей пружины;

l(t) – перемещение тяги в абсолютных величинах.

Чтобы получить относительную величину перемещения, разделим уравнение на l_н, где l_н – полный рабочий ход тяги чувствительного элемента.

, (17)

где z(t) = l(t)/l_н–относительное перемещение тяги чувствительного элемента, полному ходу рейки соответствует z = 1.

После преобразования уравнения к операторной форме записи, получим:

, (18)

где k_т – коэффициент усиления чувствительного элемента;

Т₁ и Т₂ – постоянные времени чувствительного элемента;

, (19)

где α – жесткость задающей пружины центробежного тахометра, Н/м;

α = 11,33 Н/мм = 11330 Н/м;

m_пр – приведенная к муфте тахометра масса подвижных частей,

m_пр = 0,71 кг;

;

;

, (20)

где η – коэффициент демпфирования катаракта тахометра, Н∙с/м;

η = 56,27 Н·с/м;

.

На основе дифференциального уравнения определяем передаточную функцию чувствительного элемента, которая соответствует передаточной функции типового колебательного звена. Отношение постоянных времени T₂/2T₁ определит степень демпфирования звена и вид переходного процесса в нем.

. (21)

По исходным данным для чувствительного элемента вычисляются его параметры. При вычислении коэффициента преобразования чувствительного элемента рассмотрим установившийся режим с ω(t)=const, тогда получим:

, (22)

где Δz – относительная величина перемещения тяги чувствительного элемента;

Δω – изменение угловой скорости, вызывающее перемещение Δz.

Для всережимного регулятора полное рабочее перемещение тяги чувствительного элемента (относительная величина Δz = 1) соответствует изменению угловой скорости вращения вала от ωмин до ωн, следовательно, для коэффициента преобразования можно записать:

, (23)

где ω_мин – минимальная угловая скорость вращения вала дизеля, рад/с;

;

;

.

С учетом выполненных вычислений получим:

.
4.2 Описание гидравлического сервомотора


Рисунок 4.2 – Сервомотор
Гидравлический сервомотор используется для перемещения рейки топливного насоса при изменении положения тяги чувствительного элемента. В его состав входит золотниковый гидрораспределитель 1 и исполнительный гидроцилиндр 2 (рис. 4.2).

Скорость движения поршня гидроцилиндра определится расходом поступающей в его полость жидкости. Расход жидкости, в свою очередь, определится проходным сечением гидрораспределителя, т.е. смещение его золотника из среднего закрытого положения. Следовательно, можно записать уравнение связи перемещения тяги чувствительного элемента и рейки топливного насоса в виде:

,

.

Передаточная функция сервомотора:

.

Для определения коэффициента усиления сервомотора можно воспользоваться уравнением статики:

,

где Δt – время перемещения поршня на величину Δh.

Полный ход поршня гидроцилиндра для всережимного регулятора равен номинальному перемещению рейки топливного насоса Δh = h_н = 1 (в относительном выражении). Наибольшая скорость движения поршня обеспечивается при полном открытии золотника z = 1. Пусть быстродействие гидроцилиндра определяется временем Т перемещения его поршня из одного крайнего положения в другое (техническая характеристика гидроцилиндра), тогда коэффициент усиления сервомотора:

,

где Т – время полного хода поршня гидроцилиндра при номинальном расходе подаваемой в цилиндр рабочей жидкости. Для выполнения расчетов можно принять усредненную величину k_м = 100 c^-1.С учетом коэффициента k_м дифференциальное уравнение гидравлического сервомотора будет: p_h(t) = 100∙z(t).